自動控制理論論文范文

導語：如何才能寫好一篇自動控制理論論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：全英文教學；自動控制原理；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0219-02

自動化技術在社會生產和生活中具有廣泛的應用，自動化專業教育具有巨大的市場需求。《自動控制原理》課程是自動化專業的主干課程之一，并且此課程是后續自動化專業課程的基礎。該課程傳授反饋控制系統的最基本概念以及反饋控制系統分析設計最基礎的思路方法，是自控專業學生能力培養的基石。隨著經濟全球化和中國經濟的快速發展，外企在中國投資和中國企業走向國際已經成為現實。這種現狀使得高科技人力資源在不同國家流動的趨勢越來越強。中國大學留學生數目以及中國高校畢業生使用英語在外企和國外工作的數目呈不斷上升趨勢，中國大學與英語國家的校級交流也越來越多，這些變化都使得中國大學教育對全英文專業課程教學的需求越來越大[1-3]。全英文《自動控制原理》課程就是為了適應這種教育國際化的形式而設置的。目前中國大學教育處于走向國際化的初步階段，探索并交流適應現階段形式的全英文課程教學方法提高全英文教學質量是非常必要的。

一、課程特點與教學對象分析

《自動控制原理》課程是一門理論性非常強的專業基礎課程，面向電類專業中國本土學生和留學生開設。該課程對學生的數學基礎知識要求比較高，課程用全英文開設，還需要學生具有較強的英文聽力和閱讀理解力，作業和實驗報告等需要學生有較強的英語書面表達能力。該課程設有實驗環節，在有留學生參與的實驗小組進行系統分析與設計的團隊工作，不僅需要學生有較強的實驗操作能力還需要學生具有良好的專業英語口頭溝通能力。《自動控制原理》課程是自控專業的基礎課程，在大學三年級上半年開設，是其他自控專業課的基礎，只有很好地理解和掌握控制原理的基礎知識，才能繼續學習好后續的其他專業課。目前我校留學生人數雖然呈上升趨勢但絕對數量還不是很多，全英文教學班一般由本土學生和來自非洲、歐洲、美國、亞洲等不同地區的留學生組成。由于學生們的背景不同，學生的數學基礎、英語程度、接受能力、思維習慣和特點都具有一定的差異。一般來講，本土學生的數學基礎較好一些，英語閱讀能力較強，但因生活環境為中文，英語聽力理解能力相對閱讀能力弱一些；對于母語不是英語的留學生，因其有限的英語程度，在課程學習和交流中具有一定困難。從已開設的英文課來看，一般留學生的數學基礎相對中國學生弱一些。對來自不同背景學生進行自控原理的教學，如何因材施教，具有一定的挑戰性。

二、教學組織與方法

面向不同背景的學生來源開展《自動控制原理》的全英文教學，要保證提高教學質量，必須從師資配備、教學對象認識、教學組織、教材選擇、教輔資料與軟件工具選擇、實驗安排等方面全方位地合理安排。全英文教學應該從教學對象背景的需求出發，在注重知識傳授、能力培養的同時，要特別注意教學交流質量的提高，以達到知識傳授、能力培養的目的。

1.教學團隊的素質。自控原理的全英文教學，涉及數學及專業知識的傳授、使用英語的溝通，在教學對象來源差異較大的情況下，對教學團隊的素質要求比較高。（1）教師英語能力基礎及保持：全英文授課的教師，一般應具較強的責任心，具有較好的英語口語表達能力。盡管有些老師有海外學習經歷，全英文任課老師由于一般工作在中文語境中，也要注意英語聽說能力的保持。（2）專業知識及其應用能力：《自動控制原理》課程是一門比較傳統和基礎的課程，任課老師一般都學習過此門課程。因此老師對相應的知識點都比較熟悉，但對于課程知識的應用還需予以加強。教師應該有課程相關的比較全面系統的知識背景，不僅可以講述課程的知識點，也能夠講述知識點之間的相互聯系以及知識點的應用環境、應用方法及應用工具，使學生不僅獲得課程的知識點，還獲得關于知識應用方面的技巧。（3）面向教學對象的教學方法：課程教學的效果取決于課程教學的方法。一般教學方法由理論學習和課堂經驗積累兩種途徑獲得。教學方法沒有絕對的好與不好，關鍵的是教學方法要適用于教學對象。因此除了一般教學方法的掌握，教師還要在教學實踐中注意收集學生對教學的反饋意見，不斷積累總結教學方法及其適用對象。（4）教師的組織與溝通能力：主講教師是課程的負責人，全面負責助教、實驗指導老師和學生之間的工作安排和溝通。教師應該在第一節課收集所有學生的聯系信息，包括留學生的國籍，并向學生公布課程助教、實驗指導老師的聯系方式，保證課程參與者的雙向溝通。

2.課程教材與輔助材料：（1）課程教材的選擇要考慮到教學對象，選擇難易適中的教材。在本課程的實踐中，為了滿足不同層次學生的需要，為學生推薦了一組具有不同特點的教學參考書。在參考書中有相對比較深的教材滿足專業和英語基礎比較好、好奇心上進心比較強的學生；也有參考書比較深入淺出，易于理解，滿足基礎相對弱的同學。考慮到中國本土學生將來也有可能在中國企業工作，本課程推薦了具有中文翻譯版的英文原版經典教材，便于學生能在課后了解專業詞匯的中文表達，也幫助英文程度差但具有一定中文語言能力的學生對課程的理解。另外本課程為學生提供控制原理主要貢獻者的生平介紹，幫助學生理解一些控制原理產生的背景，讓學生們學習該領域大師的創新精神。（2）教學輔助資料與工具的提供可以幫助學生理解復習課堂教學的內容。本課程為學生提供中英文對照專業詞匯，幫助學生對課程的理解和掌握，并能使用英文專業詞匯進行作業和實驗報告的表達。自控原理是一門對數學要求比較高的課程，可以把一些課程常用的數學公式表，如拉普拉斯變換表等，作為輔助材料提供給學生。本課程還在課程網頁上提供全部課程的英文錄像，如果學生在上課時沒有完全消化，可以在課后自己觀看相關課程錄像，理解和消化上課的內容。

3.課堂教學方法。課堂教學是課程知識傳授的主要環節，直接影響到最后的教學效果。教師在英文課堂教學中，要注重以下環節：（1）任課老師的課堂表達：教師上課應注意循序漸進，深入淺出，板書要整潔明了。語言采用簡單明了、易于理解的句型。考慮到班級里有英語聽力不太好的學生，上課語速要適中，并配有相應的關鍵字板書或多媒體演示稿，以補充學生由于聽力原因造成的信息損失。發放多媒體演示稿關鍵部分的紙質打印件，方便學生做課堂筆記。教師上課應該基礎部分簡單清晰、教學內容應有擴展性，同時注重介紹知識的應用環境，既要照顧到基礎較差的學生，也應滿足綜合能力強的學生的需求。（2）課堂教學的互動與反饋：由于該課程理論性強，對數學基礎要求高，大部分學生使用第二語言第一次接觸新的概念，如果沒有進行足夠時間的預習很難在課堂上使用英語主動提出問題。而電類專業的學生學習任務比較繁重，一般沒有時間做足夠的預習。教師可以圍繞課程內容，設計課堂討論題目，采用分組課堂練習的形式，一般為二到三人一組，學生可以互相討論，加強對所學概念方法的理解，教師在學生練習時，巡回檢查，期間學生可以向老師詢問不懂之處。這種形式的全英文互動，既減少了學生的表達壓力，又能達到互動反饋教學效果的作用，非常受學生歡迎，教師也能及時發現學生難于理解的知識點。

4.課程實驗。課程實驗是課程教學的重要環節，學生通過實驗可以加深對課堂知識的理解，并掌握理論知識的應用方法。為保證實驗質量，首先要向學生提供清晰的實驗指導書，在實驗分組時應避免將留學生分在一組，而是將中國本土學生與外國學生搭配開來，加強留學生與中國學生相互交流學習，幫助留學生融入本土學習環境，克服由于外國學生對環境的不熟悉造成的工作障礙，順利完成課程實驗任務。實驗報告也是課程實驗的重要組成部分，要求學生對實驗數據進行有效處理，對實驗現象運用課程理論知識進行詳細分析、解釋。

5.課程學習質量的監控與評估。學生課程學習質量的監控分課堂學習評估、課程階段學習評估和課程學體評估。課堂學習評估主要通過課堂練習來進行。教師通過學生課堂練習的情況，評估學生課堂學習的質量，改善課堂教學效果。課程階段學習評估主要通過階段小測驗來進行，通過階段小測驗可以測試學生對一個階段所學知識的綜合運用能力。課程學體評估包括學生的課堂表現、作業情況、小測驗情況以及實驗情況和期末考試，是學生整個課程學習過程的綜合評估。期末考試內容應該含概課程基礎知識、課程知識靈活應用和課程知識綜合運用等層次，以測試不同層次學生掌握課程知識的情況。

現階段全英文專業課程教學在中國大學尚屬于初步發展階段，本文主要討論全英文自控原理課程的教學特點與方法。論文分析了全英文課程班的學生組成和特點，闡述了自控原理全英文課程的教學質量保證的關鍵措施及經驗，為中國大學全英文專業課程的發展提供參考。

參考文獻：

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[3]黃亞玲，唐瑤，吳星明，李莉.留學生電氣技術實驗全英文授課的教學實踐[J].實驗技術與管理，2012，（4）.

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論文摘要：文章根據現實中企業普遍存在的新舊勞資問題，對管理學意義上的懲罰原理的不足以及用人單位處罰勞動者存在的問題進行剖析，針對現實中勞動關系管理中新的亟待規范的問題，突破了傳統處罰性管理思維，運用勞動法和企業管理實務的雙重視角，提出了相對可行的勞資關系新思路和新方案。

論文關鍵詞：勞資關系；改善；思路

處罰意味著主體違反了某種受強制保護的規則后的社會代價，或者說是報應的成本。我們現在主要討論的是用人單位對勞動者的處罰，即資本對于勞動力的控制的表現形式。

一、勞資關系存在的問題

目前用人單位處分勞動者的合憲性、合法性、人道性、合理性以及科學性都不同程度的存在問題，作為兩個利益并不完全重疊甚至相對對立的利益范疇，實務中的不規范現象亟待解決，這是我國各種使用勞動力的經濟實體所面臨的共同的人力資源的管理難題。

1、處罰的范圍存在的問題。在我國的各類企業中，企業對員工實施罰款司空見慣。

2、處罰的依據存在的問題。《企業職工獎勵條例》、《國營企業辭退違紀職工暫行規定》、《關于〈企業職工獎懲條例〉若干問題的解答意見》、《全民所有制公司職工管理規定》、《關于貫徹執行〈企業職工獎懲條例〉的實施辦法》以及勞動部關于《企業職工獎懲條例》有關條款解釋的復函作為企業處罰勞動者的依據，但是由于年代久遠，其不適應性早已成為不爭的事實。

3、處罰合理性存在的問題。《獎懲條例》第十二條規定，對職工的行政處分分為：警告，記過，記大過，降級，撤職，留用察看，開除。在給予上述行政處分的同時，可以給予一次性罰款。但是沒有嚴格的實施界限，企業自由裁量的范圍較大，有的企業只是選擇性的將這些懲罰措施變通使用，甚至有的企業與行政處罰法中的人身罰，行為罰、申誡罰、經濟罰的處罰方式混同，這些模仿國家機關工作人員的內部處分條例有著明顯的行政痕跡，且各企業中普遍存在獎懲不對稱的問題。

4、處罰的程序存在的問題。雖然我國《勞動法》第4條規定：“用人單位應當依法建立和完善規章制度，保障勞動者享有勞動權利和履行勞動義務。”但總的來看，我國勞動法律對用人單位如何“依法”制定內部規章制度規定的較為簡略，對于內部規章制度的調整缺乏一整套的法律規范，如應遵循哪些原則、應包括哪些內容、如何保證法定程序得到遵守、違法責任等問題，我國目前的勞動立法都存在著空白。

5、懲罰的救濟存在的問題。對于勞動者而言，勞動仍然是謀生的手段，而不是可有可無的活動。因此勞動者只能通過與生產資料相結合，以獲得生活的條件。而對于生產資料的所有者，其不存在謀生的問題，而存在獲利與否的問題。

6、處罰的主體存在的問題。勞動者實施處罰的主體，是指法律規定有權設定處罰規章以及執行處罰的主體或部門。

二、縮小處罰范圍

首先，因為經濟懲罰手段一方面會對員工心理造成沖擊，一方面企業和勞動者對當時情景是很難進行舉證的，在這種勞資糾紛中，事實很難澄清，容易引起勞資矛盾。其次，本文前面已經分析了企業員工管理處罰系統的具有可替代性的。再次，應當立即讓罰款和經濟性處罰淡出用人單位對勞動者處罰的范疇，嚴禁侮辱歧視性的處罰手段。我國勞動法應當明確禁止用人單位對勞動者采取罰款和經濟性處罰措施。最后，應當吸收行政處罰法的處罰原理禁止用人單位對勞動者的同一個錯誤行為進行兩次處罰，并規定雇員錯誤免除處罰的期限。

三、再造對勞動者處罰的流程

逐步取消或者集中收回處罰勞動者的權力戰略。首先應改變對勞資矛盾樂觀和放縱的態度，貫徹《勞動法》不利于企業發展和生存的想法。有的片面認為《勞動法》只替工人說話不顧企業利益。地方政府不同程度的存在僅考慮企業對地方經濟的貢獻以及個人的政績的問題，將勞資關系事實上交給了勞動力市場供求制約以及依賴于企業主的自律，事實上這是非常不可靠的。

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論文摘要：探討了電氣及自動化專業控制類相關課程關系及地位，結合控制類課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養方面有明顯效果。

對于電氣及自動化信息類專業學生來講，控制類相關課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等相關課程。“自動控制理論”和“現代控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業基礎課該課程，是一門重要的控制類專業的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業，越來越多的非控制類專業也都把自動控制理論作為一門重要的專業基礎課來學習。但是“自動控制理論”、“現代控制理論”課程數學計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業課，沒有具體應用的物理模型，僅以數學模型為基線講，學生往往會認為“自動控制理論”與專業無關而無學習興趣，這是多年來常規教學始終感到困惑的原因。而后續“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”專業課是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統。如何講授“強理論性”課程，使學生真正認識到學好理論可獲得對電氣信息類多門專業課的理論支撐，從而學好后續專業課程是教學改革的主要目的。需結合“自動控制理論”、“現代控制理論”專業基礎理論課程與“運動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機控制”專業課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養方面有明顯效果。

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關課程的教學內容，保證教學內容的系統性、先進性和實用性，以適應形勢發展的需要。提出如何學習和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等控制類課程的教學內容的一些方法和措施。

一、教學內容、方法及形式改革

1.教學設計

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學內容，加強現論及現代方法的內容，很好地解決先修課程和后續課程的銜接問題，避免內容的重復，進一步優化課程體系。建立一套適應性強的包括理論講授、計算機輔助設計、實踐教學和強化訓練等方面在內的全方位教學新體系。

2.教學方法

將課堂教學、實驗教學、課程研討、網絡教學等有機地結合起來，并充分利用多媒體教學手段提高教學效率、創造視覺的新感受、激發學生的學習興趣和熱情。內容取材時，不僅體現控制理論課程內知識點之間的內在聯系，還體現課程群之間的相互關系。

3.教學手段

在教學組織過程中，積極采用現代信息技術改進傳統的教學手段，在多媒體教學、網絡課程等方面努力探索。統一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網頁上，可供學生課余預習、瀏覽、復習等。另外，教學大綱、授課計劃、實驗指導書、學習指導以及教材和參考文獻均可通過網絡方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯系方式，密切授課教師與同學之間的聯系，使學生有問題可及時獲得老師的輔導答疑，也可通過網上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。

4.教學改革與教學研究

精簡教材和教學內容，教學組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關課程融合為一個有機的整體。建設可用于大多數工科專業的“控制理論”平臺課程。不斷改進和完善本課程的新體系結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和系統性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發先進的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學過程中，使教學更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設、網絡統計功能、遠程教學管理系統、虛擬實驗內容的擴展及網絡版的開發等；使其真正成為學生自主學習、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。

二、實踐教學改革

實踐性教學環節是學生能力培養中的重要環節。工科學生除要掌握一定的工程技術知識外，還要有較強的實際動手能力。

1.改革實驗課教學，建立體化實驗教學體系

實驗教學是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論，而且對所學內容能夠提出一些新的見解。為了適應教學改革的需要，在實驗室建設方面的指導思想是：將傳統的模擬實驗與MATLAB環境下的仿真實驗相結合，將基礎理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設計型實驗相結合，將基本實驗與創新實驗相結合，建立一個立體化的實驗教學體系，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為激發學生的創新意識提供硬件平臺。

由于實驗課內容和形式的多元化，大大激發了學生做實驗的主動性、積極性和創新性，學生可以通過預約或上網自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的學習都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導方法，對于教學大綱規定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創新性實驗，學生自己利用課余時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的指導。

2.積極開展大學生科研實訓活動、參與教師科研項目

引導學生積極參加大學生科研實訓項目，吸引有興趣的學生參與教師的科研活動，培養學生嚴謹的科學態度、創新意識、創業和團隊合作精神，提高學生初步的科學研究能力以及工程實踐能力，培養學生獲取知識及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

根據“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當時候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質量、高水平、高效率來達到最佳教學效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內容，使之濃縮為精華，又吸引了學生的注意力和參與興趣。

四、應用現代教育技術

開發研制了計算機輔助教學課件。教學課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授課講義、重點、難點、例題演示、控制系統計算機仿真和控制系統分析計算等內容，既有課本內容的直接再現，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學，又可通過上網，供學生進行自學和課后復習使用。控制理論的分析方法有很多圖解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術后，圖形的來龍去脈可用動態演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生動化，增進學生的理解，提高學生的學習興趣。

計算機仿真技術在實驗教學中的應用為實驗教學帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數調整方便、結果可視性好等優點，克服常規實驗內容單調、缺乏變化、元器件制約參數調整以及實驗設備數量有限等不足。在教學中適當介紹并應用MATLAB軟件，并設計出計算機輔助實驗教學軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關功能集成一體。

網絡教學平臺開發。網絡教學能真正體現學生的主體作用。在網絡中，學生可以利用網絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內容進行獨立學習。學生可以在任何時間進行自主學習，并且與教師在網上交流，探討問題，在教學中發揮積極作用。

五、建立科學、有效的教學信息回饋

堅持洛陽理工學院本科畢業班所有學生中，實施“‘控制理論’相關課程的學習調查”制度。不定期進行相關問卷，包含這門課程是否易學、學習難點、學習方法、是否能學以致用等幾個方面的內容，充分了解學生學習這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據，收到良好的效果。

六、結束語

在新世紀中，控制類學科將具有更加光明的前景，控制類研究內容將具有挑戰性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業控制類課程的內容將不斷地發展和更新，電氣自動化專業控制類課程設置及教學內容改革研究也將進一步進行下去。

參考文獻：

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關鍵字：控制；系統；檢測；網絡化

一、自動控制的基本概念

在現代科學技術的許多領域中，自動控制技術得到了廣泛的應用。所謂自動控制，是指在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對象，使被控量等于給定值或給定信號變化規律去變化的過程。控制裝置和受控對象為物理裝置，而給定值和被控量均為一定形式的物理量。自動控制系統由控制裝置和受控對象構成。對自動控制系統的性能進行分析和設計則是自動控制原理的主要任務。

二、自動控制系統的基本構成及控制方式

1.開環控制控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯系時，稱為開環控制。2.閉環控制。控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯系，既有被控量對控制過程的影響，這種控制稱為閉環控制，相應的控制系統稱為閉環控制系統。3.反饋控制。反饋控制是在外部的作用下，系統的被控量發生變化后才做出相應調節和控制的，在受控對象具有較大時滯的情況下，其控制作用難以及時影響被控量，進而形成快速有效的反饋控制。

三、自動控制理論發展簡述

雖然現代控制理論的內容很豐富，與經典控制理論相比較，它能解決更多更復雜的控制問題，但對于單輸入、單輸出線性定常系統而言，用經典控制理論來分析和設計，仍是最實用最方便的。

真正優良的設計必須允許模型的結構和參數不精確并可能在一定范圍內變化，即具有魯棒性。這是當前的重要前沿課題之一，。另外，使理論實用化的一個重要途徑就是數學模擬和計算機輔助設計。總之，自動控制理論正隨著技術和生產的發展而不斷發展，而它反過來又成為高新技術發展的重要理論根據和推動力。它在工程實踐中用得最多，也是進一步學習自動控制理論的基礎

四、自動檢測技術

自動檢測是學一個重要分支科學，是在儀器儀表的使用、研制、生產、的基礎上發展起來的一門綜合性技術。1. 自動檢測的任務：自動檢測的任務主要有兩種，一是將被測參數直接測量并顯示出來，以告訴人們或其他系統有關被測對象的變化情況，即通常而言的自動檢測或自動測試；二是用作自動控制系統的前端系統，以便根據參數的變化情況做出相應的控制決策，實施自動控制。2. 自動檢測技術主要的研究內容：自動檢測技術的主要研究內容包括測量原理、測量方法、測量系統、及數據處理。3.測量系統：確定了被測量的測量原理和測量方法后，就要設計或選用裝置組成測量系統。目前的測量系統從信息的傳輸形式看，主要有模擬式和數字式兩種。

1.術的基本概念。檢測技術是以研究自動檢測系統中的信息提取、信息轉換以及信息處理的理論和技術為主要內容的一門應用技術學科。 廣義的講，檢測技術是自動化技術四個支柱之一，從信息科學角度考察，檢測技術任務尋找與自然信息具有對應關系的種種表現形式的信號，以及確定二者間的定性、定量關系；從反映某一信息的多種信號表現中挑選出在所處條件下最為合適的表現形式，以及尋求最佳采集、變換、處理、傳輸、存貯、顯示等方法和相應的設備。信息采集是指，自然界諸多被檢查與測量量中提取有用信息。 信息變換是將所提取出的有用信息進行電量形式幅值、功率等的轉換。信息處理的任務，視輸出環節的需要，可將變換后的電信號進行數字運算、模擬量-數字量變換等吃力。 信息傳輸的任務是在排除干擾的情況下經濟的、準確無誤的把信息進行遠、近距離的傳遞。雖然檢測技術服務的領域非常廣泛，但是從這門課程的研究內容來看，不外乎是傳感器技術、誤差理論、測試計量技術、抗干擾技術以及電量間互相轉換的技術等。提高自動檢測系統的檢測分辨率、精度、穩定性和可靠性是本門技術的研究課題和方向。自動檢測技術已成為一些發達國家的最重要的熱門技術之一，它可以給人們帶來巨大的經濟效益并促進科學技術飛躍發展，因此在國民經濟中占有極其重要的地位和作用。自動檢測系統是自動測量、自動計量、自動保護、自動診斷、自動信號等諸多系統的總稱.在上述系統中，都包含有被測量，敏感元件和電子測量電路，它們之間的區別僅在于輸出單元。如果輸出單元是顯示器或記錄器，則該系統叫做自動測量系統；如果輸出單元是計數器或累加器，則該系統叫做自動計量系統，如果輸出單元是報警器，則該系統是自動保護系統或自動診斷系統；如果輸出單元是處理電路，則該系統是部分數據分析系統、自動管理系統或自動控制系統。2.感器與傳感器的分類 。2.1傳感器。傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。2.2傳感器的組成。傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。最簡單的傳感器由一個敏感元件組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成，沒有轉換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質量塊是敏感元件，壓電片是轉換元件。有些傳感器轉換元件不只一個，要經過若干次轉換。

三、傳感器的分類

目前傳感器主要有四種分類方法：根據傳感器工作原理分類方法；根據傳感器能量轉換情況分類法；根據傳感器轉換原

理分類法和按照傳感器的使用分類。3 .測量方法 。3.1直接測量.在使用測量儀表進行測量時，對儀表讀數不需要經過任何運算，就能直接表示測量的結果，稱為直接測量。這種測量方法。這種測量方法是工程上廣泛采用的方法。3.2間接測量.在使用儀表進行測量時，首先對與被測物理量有確定函數關系的幾個量進行測量，將測量值代入函數關系式，經過計算得到所需結果，這種測量稱為間接測量。間接側來那個多用于科學實驗中的實驗室測量，工程測量中亦有應用。3.3聯立測量。在應用儀表進行測量時，若被測物理量必須經過求解聯立方程才能得到最后的結果，則稱這樣的測量為聯立測量。在進行聯立測量時，一般需要改變測試條件，才能獲得一組聯立方程所需要的數據。它只是用于科學實驗或特殊場合。3.4偏差式側量.在測量過程中，用儀表指針位移決定被測量的測量方法，稱為偏差式測量法。應用這種方法進行測量時，標準量具不裝在儀表內，而是事先用標準量具對儀表刻度進行校準；在測量時，輸入被測量，按照儀表指針在標尺上的示值，決定被測量的數值。采用這種方法進行測量，測量過程比較簡單、迅速。但是，測量結果的精度低。這種測量方法廣泛適用于工程測量。3.5零位式測量.在側來那個過程中，用指零位儀表的零位指示檢測測量系統的平衡狀態；在測量系統達到平衡時，用已知的基準量決定被測未知量的測量方法，稱為零位式測量法。 3.6微差式測量。微差式測量法是綜合了偏差式測量法與零位式測量法的優點而提出的測量方法。微差式測量法的優點是反應快，而且測量精度高，特別適用于在線控制參數的檢測。

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英文名稱：Control and Decision

主管單位：

主辦單位：東北大學

出版周期：月刊

出版地址：遼寧省沈陽市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1001-0920

國內刊號：21-1124/TP

郵發代號：

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1986

期刊收錄：

SA 科學文摘(英)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

期刊簡介

《控制與決策》（月刊）創刊于1986年，由教育部主管、東北大學主辦。本刊是自動控制與管理決策領域的學術性期刊，本刊堅持正確的辦刊宗旨，選擇工業生產和企事業管理中的一些難點和熱點問題，著重在時滯系統、不確定系統、智能控制、網絡控制、最優控制等許多方面，進行廣泛交流和深入研討，發表了一大批最新研究成果，受到廣大讀者的一致好評。

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中圖分類號：G642　文獻標識碼：A

1　引言

“智能科學與技術”專業是國家教委在2006年設置的新專業，代碼；080627S，屬于工學電氣信息類。現已有南開大學、西安電子科技大學等12所高校獲準招生。

智能科學技術是信息科學技術的核心和現代科學技術的前沿和制高點，涉及自然科學的深層奧秘，觸及哲學的基本命題。智能科學技術的研究將對國民經濟、社會進步、國家安全生產產生深刻而巨大的影響，并將為智力革命、知識革命和信息革命建立理論基礎，為智能系統的研制提供新概念、新思想、新途徑。智能科學的興起和發展標志著對人類為中心的認知和智能活動的研究已進入新的階段。目前，國際上對智能科學及其相關學科的研究高度重視。我國對該領域的發展特別關注。

智能科學與技術在一定程度上代表著信息技術的前沿，其理論研究與應用開發對我國現行的教育與教學理念提出了挑戰。在現有的教育體系中增加智能理論和智能技術教學，對全面地培養學生的信息素養、創新的思維方式及激發學生們對信息技術未來的追求具有積極的意義。因此，為適應智能科學與技術的深入研究和社會對從事智能化產品研發人員的迫切需求，在本科階段設立相應的“智能科學與技術”專業是十分必要和及時的。因此，我校設立“智能科學與技術”專業是適應了社會發展要求的，必將為河北乃至全國的社會、經濟發展作出巨大的貢獻。

近5年來，我校自動化系先后從事的包括11項國家級項目在內的70余項科研課題，發表的近200篇學術論文，均不同程度地與“智能科學與技術”領域相關，積累了深厚的學術基礎。由于良好的辦學隊伍和實驗條件，由我校申報的“智能控制技術與裝置教育部工程研究中心”已經通過省級審查上報，因此，學科已經具備了承辦“智能科學與技術”新專業的條件。

2　辦學條件

2.1　師資狀況

從我校辦學發展來看，“智能科學與技術”專業的設立主要來自于近年來“自動化”專業在“智能化”和“信息化”方向的逐漸發展，以及“自動化”專業與“信息工程”、“計算機科學與技術”等專業的交叉。受專業發展特色和學時等因素的限制，僅靠在原有“自動化”專業課程中增設新課已經難以滿足相關領域人才培養的需要，因此可以說“智能科學與技術”專業是由量變積累超出“自動化”專業領域而質變派生出的一個新專業。基于此原因，“智能科學與技術”專業主要由自動化系中抽調人員組織專業課程階段的教學任務，專業基礎課程階段的教學任務則由電工電子教學中心等單位系協助完成。

由于我校“智能科學與技術”專業是由“自動化”專業發展派生出的新專業，兩個專業多門課程的教學內容是相同的，因此“智能科學與技術”專業可以得到“自動化”專業的協助，從而避免多數新專業先期出現的師資力量欠缺問題。

2.2　相關支撐專業

“智能科學與技術”專業的主要相關支撐專業有“自動化”、“信息工程”、“計算機科學與技術”等，其中與同屬電氣信息類的“自動化”專業關系最近。考慮到我校的具體情況，在新專業的辦學初期，“智能科學與技術”專業和“自動化”專業在科研、辦學經費、研究生培養等方面的統籌安排上統一劃歸省重點學科“控制理論與控制工程”管理。兩個本科專業的教學與學科的總體發展相互協調和支持，共同進步。

2.3　實驗條件

由于“智能科學與技術”和“自動化”兩個專業多門專業課程的教學內容是相同的，因此“自動化”專業的多個本科生實驗室可以與“智能科學與技術”專業共用，包括：微機原理與微機控制技術實驗室、控制理論實驗室等，可完成“自動控制理論”、“現代控制理論”、“微機原理”、“微機控制技術”和“單片機原理與應用”等多門專業基礎課程的實驗。

2.4　生源及就業形勢

智能科學與技術已經成為信息技術創新的重要增長點，其廣泛的應用前景日趨明顯，如智能化電器、智能化樓宇、智能機器人、智能化機器、智能化物流等，所培養的學生正是目前高新技術研究及產業發展急需的人才，同時這類人才也會對傳統產業的提升起到積極的作用，就業前景廣闊。在招生生源和畢業生就業方面均具備比較好的條件。

3　近期辦學規劃

3.1　師資隊伍建設

在師資建設方面，需要采取積極的人才戰略，走引進和培養并重的道路，注重引進和培養具有智能信息處理或智能控制研究背景的人才。同時，聘請人工智能領域經驗豐富的專家、教授對本專業的實驗及教學進行指導，積極鼓勵教師們的學術交流活動。

3.2　實驗室建設

(1)利用自動化專業的微機原理與微機控制技術實驗室、控制理論實驗室等，完成“智能科學與技術”專業本科教學環節中“自動控制理論”、“現代控制理論”、“微機原理”、“微機控制技術”、“單片機原理與應用”5門課程的實驗。

(2)建設“智能信息處理實驗室”，以通用實驗平臺的模式用于“數字信號與數字圖像處理”、“軟件工程”、“數據庫與數據挖掘”等課程的實驗和上機。

(3)利用教師在承擔智能科學與技術相關領域科研課題中購置的相關實驗設備和儀器，滿足學生在畢業設計階段和參加科技創新活動中對實驗設備的需求。3，3新專業課程體系建設

(1)積極向已經設立“智能科學與技術”專業的南開大學、北京科技大學等高校學習，通過廣泛的調研，使新專業的教學體系和課程內容逐步合理化。

(2)緊跟科技發展新趨勢，突出“智能科學與技術”新專業的特色，注重學生實踐能力的培養，在智能化電器、智能化樓宇、智能機器人、智能化機器、智能化物流等方面培養社會急需的特色人才。

(3)在控制科學與工程一級學科碩士點下設立“智能科學與技術”的相關研究方向，加強該專業的學術梯隊建設和人才培養，促進學院整體教學科研的和諧發展。

4　培養方案

4.1　培養目標

我們努力使學生德、智、體、美全面發展，具有堅實的數學、電子、計算機、自動控制和信息處理的基礎知識，系統地掌握智能科學的基礎理論、基礎知識和基本技能與方法，受到良好的科學思維、科學實驗和初步科學研究的訓練，具有分析問題和解決問題的能力，以及知識自我更新和不斷創新的能力。學生能適應智能科學與技術的飛速發展。在個人素質方面，具有全面的文化素質、良好的知識結構和較強的適應新環境、新群體的能力，并具有良好的語言和計算機運用能力。

4.2　基本要求

使學生系統地掌握“智能科學與技術”的基礎理論知識，以適應自動化、智能信息處理與技術等方面的工作需求；掌握電路與系統的基本理論和實驗技術，具備分析和設計電子設備的能力；掌握信息獲取、處理的基本理論和方法，具有系統設計、集成、應用的基本能力；了解智能科學與技術領域的學科前沿、最新進展和發展動態；了解自動化和信息系統及網絡技術的應用現狀和理論前沿，具有研究開發新系統、新技術和各種智能化工程裝備的初步能力。

4.3　主要課程

我校“智能科學與技術”專業的主要規劃課程包括電路、電子技術、微機原理、自動控制理論、現代控制理論、嵌入式系統、軟件工程、計算機網絡、數字信號與數字圖像處理、智能控制、數據庫與數據挖掘、人工智能概論、信息管理系統等。

在課程的設置上，我校適應社會發展需求，突出“工學并舉”實踐能力的培養，開展有自身特色的“智能科學與技術”本科生教學。區別于北京大學等高校的智能理論算法為主、南開大學等高校的智能信息處理為主、西安電子科技大學等高校的通信工程應用為主的辦學主導方向，突出河北工業大學地方工科院校的自身特色，以培養學生研究開發新系統、新技術和各種智能化工程裝備的基礎能力為目標，設置相關的課程。其中，學科基礎課程、專業必修課程和專業選修課程安排如表1～表3所示。

篇7

1、我國自動化控制的研究現狀

長久以來，對電廠有關機組控制工作中，使用的主要控制方式就是PID，但是PID控制器在實際工作的過程中，各類參數整定途徑不同，有些方式需要進行理論計算，有些方式則需要依靠經驗來進行，加上很多常規PID控制難以收到到良好的控制效果，這就需要工作人員不斷的分析控制技術。就現階段來看，我國關于智能控制的研究還相對較少，這種智能控制方式也是業界的一個新型研究范疇，智能控制技術的發展可以為電廠熱工自動化提供完善的理論指導，該種控制技術經過了神經網絡專家、模糊專家的深刻，證實是一種理想的控制策略。

2、智能控制技術的主要方式

2.1 模糊控制方式

模糊控制方式源自于1965年Zadeh教授的模糊集理論，在1974年，英國教授Mamdani成功的將模糊集理論應用在蒸汽機以及鍋爐的控制工作中，隨后的多年來，該種控制方式呈現出一種良好的發展態勢，也得到了十分廣泛的應用。該種理論基于人的思維模式發展而來。有關的研究調查顯示，模糊控制方式可以對數學模型對象進行精準的控制，模糊控制理論是以模糊語言、模糊數學知識來表示模糊規則的理論，并使用計算機技術控制閉環結構的控制系統。模糊控制方式具有幾個特點，即其控制系統的設計需要操作數據與人員的控制經驗，并不需要數學模型，因此，具有很好的魯棒性，能夠解決傳統PID難以解決的時變性、非線性以及時滯性，整個推理過程使用不精確推理的形式，能夠模仿人的思維，因此，可以處理十分復雜的系統。

2.2 專家控制方式

專家控制方式即將專家控制技術與理論的整合，在運行過程中，對專家的智能進行模仿，這樣即可實現系統控制，其主體主要包括推理機構與知識庫，通過對知識的組織與調動，按照既定的策略對規則進行推理的過程。專家控制方式具有靈活性高、空置率靈活的形式，能夠適應各種環境的變化。根據控制系統的復雜程度，專家控制方式包括專家式控制器與專家控制系統兩種方式，這兩種方法均具有完善的結構系統、知識處理功能以及可靠功能，也得到了廣泛的應用。

3、智能控制在電廠熱工自動化的應用

電廠熱工自動化是減輕勞動強度、改善勞動條件、保證設備安全的技術措施，智能控制在電廠熱工自動化的應用已經成為研究的熱點問題之一。

3.1 單元機組負荷控制

單元機組負荷控制系統是一種具備時變性、非線性以及不確定性的多變量系統，難以建立精確的數學模型，采取傳統的控制系統很難收受到既定的效果。有關專家學者針對該種情況設置了以機跟爐與以爐跟機為基礎的負荷控制系統，效果顯示，這兩種系統有著良好的控制品質以及自適應能力。

3.2 過熱汽溫控制

過熱汽溫是電廠鍋爐在運行過程中的運行質量評價標準之一，就目前來看，一般使用改變減溫水量的控制方式，這種控制方式在實際的應用過程中表現出較大的時滯性與慣性，在科技水平的發展下，人們也將智能控制系統引進汽溫控制過程中，很好的改善了控制系統的品質與適應性。有關的文獻顯示，將神經網絡模糊控制系統引入過熱汽溫控制過程中，即時在大范圍變負荷運行的過程中，整個系統依然能夠保持良好的運行態勢與運行性能，也可以很好的解決電廠過熱汽溫控制對象的不穩定性與延遲性。

3.3 中儲式制粉系統的控制

中儲式制粉系統的控制難點包括磨負荷信號測量的復雜性、參數之間的耦合性、數學模型的復雜性等等，有關的專家針對這一特征，使用模糊語言規則，總結好運行經驗，使用預測模糊控制與分級模糊控制相結合的方式，在電廠磨球機中進行了應用，運行效果顯示，使用預測模糊控制與分級模糊控制相結合的方式，可以很好的提升磨機運行的安全性與穩定性，也很好的解決了磨機運行過程中的大時滯的耦合問題，提升了電廠的經濟效益與社會效益。

3.4 給水加藥的控制

電廠鍋爐給水加藥一般為加氨與聯氨，加氨目的是為了提升給水PH值與凝結水PH值，并減少酸性物質對水系統產生的腐蝕。加聯氨的目的是為了去除水中的氧與二氧化碳，防止鍋爐中鐵垢與銅垢的生成。影響給水加藥的因素很多，水處理工況、鍋爐蒸發量都會對其產生一定的影響，因此，傳統的PID往往難以實現目標調節效果。使用變頻模糊加藥系統可以很好的克服人工加藥系統中存在的不足，也可以很好的提升給水的質量，具有動態響應快、魯棒性強的優點，取得了良好的經濟效益。

4、結語

可以說，智能控制系統可以很好的解決傳統系統不確定性、復雜性以及高度非線性的不足之處，智能控制系統在電廠熱工自動化中的應用已經取得了良好的效益，在未來，也有著良好的應用前景，相信隨著基礎理論的發展與應用方法的成熟，智能控制系統將會得到更加完善的發展，電廠熱工自動化水平也會得到不斷的提升。

參考文獻：

[1]孟麗榮.關于智能控制在電廠熱工自動化中的應用[期刊論文].中國新技術新產，2012，12（25）.

[2]張擁軍.優化火電廠自動控制系統的重要性及對策[期刊論文].中國集體經濟. 2009（10）.

[3]劉冬.淺談火電廠自動化控制改造的有效方法[期刊論文].中國集體經濟， 2009（24）.

篇8

關鍵詞： 線性系統 實踐教學 理論教學 實際操作

1.引言

“線性系統理論”是控制科學與工程專業、機電類專業以及其他研究生專業的一門非常重要的專業課程。在控制系統理論的研究領域中，線性系統是研究的主要對象，而在此基礎上形成的線性系統理論是現代控制理論中最基本、最重要也最成熟的一個分支，所涉及的內容包括生產過程控制、信息處理、通信系統、網絡系統等多個方面。線性系統理論所涉及的概念、方法、原理和結論對于系統和控制理論的許多學科分支，如最優控制、隨機控制、非線性控制、系統辨識、信號處理、故障檢測和濾波等都具有十分重要的作用[1]，[2]。作為控制工程與控制科學方向研究生從事科研的一門基礎課程，開設“線性系統理論”課程的目的就是培養其運用所學到的專業基礎知識，包括控制理論，機電課程，電子技術等，以解決實際問題[3]，[4]。該課程的開設，不僅可以幫助他們開展科研工作，還對他們今后從事本專業工作奠定了很好的基礎。

“線性系統理論”課程在國內許多控制學科的研究生專業都有開設，無論在教學內容、教學方法和手段、學生實踐等方面都各有所長，有許多值得我們學習，也為我們進行教學提供了參考依據。安徽大學電氣工程與自動化學院，現設有控制理論與控制工程，檢測技術與自動化轉置以及模式識別和智能系統等碩士研究生專業。自開展“線性系統理論”課程以來，一直得到學生們的支持。實際上，很多院校“線性系統理論”教學都會存在或多或少的問題，主要有：1.1忽視了實驗教學環節，理論課程遠遠多于實踐課程，導致理論與實踐脫節；1.2教學內容相對簡單，實驗課時非常少，導致學生做科研時，不能學以致用。研究生教育作為我國教育結構中最高層次的教育，肩負著為現代化建設培養高素質、高層次人才的重任。研究生的教育主要包含課程學習和學位論文研究兩個重要階段，其實就是學和做兩個層面。所以，我們在對研究生學習能力、創新精神的培養同時，也必須對他們的課程學習階段予以同等重視。因此，我們在教學過程中，需要結合線性系統理論課程的特點，有意識、有目的、針對性地把系統控制理論中的研究方法貫穿于教學中。

本文擬從理論教學和實踐教學兩個方面，有針對性地對線性系統理論的教學工作進行課程教改探討，以增強教學的效果。以期對研究生進行學習、研究問題方法的培養和熏陶。并加強實踐教學，提高學生理論和實際操作的能力，更好地為研究生的科研工作服務。

2.理論教學的改革分析

2.1形成完整的理論教學體系。

實際上，“線性系統理論”可以看成本科課程“自動控制原理”、“現代控制理論”和“控制系統仿真”等課程的延伸。那么，怎么樣將這些本科課程進行整合，并結合各個具體研究生專業，有機地處理好各課程之間的關系，是亟待解決問題。因此，在進行本課程教學時，需要結合不同專業，加入能反映或聯系學科的新思想、新概念和新成果，構建并完善由經典控制理論與線性系統理論基礎為主組成的控制理論課程體系，為相應的研究生研究專業和方向服務。同時，要避免與本科課程的重復，增設相關研究方向的內容、完善課程體系，以適應了學科發展需要，更有利于研究生人才的培養。以下分別從課程研究方法和教學方法兩個方面進行闡述。

2.1.1課程研究方法分析。

線性系統理論著重于研究線性系統狀態的運動規律和改變這種運動規律的可能性和方法，以建立和揭示系統結構、參數、行為和性能間的確定和定量的關系，即研究系統的分析和綜合問題。由于線性系統的數學模型主要包括時間域模型和頻率域模型，所以綜合線性系統的發展過程（主要包括經典線性理論和現代線性理論兩個過程），主要的研究方法包括狀態空間法、幾何理論法、代數理論法和多變量頻域法四個方面。

狀態空間法是線性系統理論形成最早和影響最廣泛的一個分支，分析的對象是系統的狀態方程和輸出方程，屬于時間域方法，主要的數學基礎是線性代數和矩陣理論。幾何理論法就是將對線性系統的研究轉化為狀態空間中的幾何問題，并采用幾何語言對系統進行描述，分析和綜合，其數學工具是以幾何形式表述的線性代數。代數理論法即采用抽象代數工具表征和研究線性系統，該方法起源于卡爾曼，并在模論方法的影響下，形成了相應的線性系統代數理論。而多變量頻域法，其實質是以狀態空間為基礎，采用頻率域的系統描述和計算方法，分析和綜合線性時不變系統，主要包括簡單的頻率域方法和多項式矩陣方法。相比較狀態空間法而言，多變量頻域法物理直觀性強，便于綜合和調整。

2.1.2教學方法。

從線性系統理論和研究方法可知，其研究基礎以線性代數和微分方程為主要數學工具，并以狀態空間法為基礎來分析與設計控制系統，內容比較抽象，涉及的研究方法很多。因為，為突出問題的背景和增強說服力，我們在教學過程中增加工程實際系統范例，并通過對實際系統的講解給出抽象的定義，使得抽象的理論概念與實際系統相結合。這樣，可以讓學生在學習理論知識的同時，做到理論與實踐相結合，適應專業發展需要。我們的課程教學團隊在授課過程中，將倒立擺、雙容水箱、機械手和電力系統等復雜的控制系統作為例子始終貫串在整個教學過程中，并在各個章節的教學中加以深化。采用機理建模方法建立這些復雜系統的數學模型，并通過線性化分析方法建立系統的狀態控制表達式，并根據各個章節的教學內容分析研究，主要包括判別能控性和能觀測性；判別系統的穩定性；設計出狀態反饋控制器和觀測器，進行極點配置分析；設計鎮定控制器和二次型優化控制器，進行優化控制等等。通過各個章節循序漸進的學習，以達到理論和實際的結合。不僅有助于 將實際系統貫徹到理論學習中，也有助于學生對抽象理論知識的理解和學習，得到了學生的普遍歡迎。

3.實踐教學的改革分析

3.1多媒體教學和仿真實驗工具結合。

我們的課程教學團隊在授課過程中，主要結合多媒體技術、板書推導和教師講解三個方面進行教學。很多畫圖和表格可以通過使用多媒體課件來展示，這樣既減少板書量，又增加了教師課堂講解的時間，提高了課堂教學效率。對一些重要的公式推導和理論證明，通過板書書寫，可以讓學生跟著老師的思路，加強學習。而且，我們可以利用多媒體技術在課堂上借助Matlab/Simulink[5]、VRML、CACSD和CAI等仿真平臺，適當地插入有仿真工具編程實現一個實際系統的數學模型的表示、能控性能觀性和穩定性分析，以及狀態反饋實現極點控制等。其實通過這些仿真工具的課堂教學引入，不僅可以很方便地求解高階系統的狀態轉移陣、特征值和特征向量等，還可以借助仿真教學輔助方式，使學生從實際的程序分析和圖形描述中更形象地理解和掌握現代控制理論分析系統的方法，從而激發他們的學習興趣。很多學生表示，通過多媒體技術、板書推導和教師講解三個方面的教學，并結合實驗仿真的動態演示，極大地激發了他們的學習熱情和興趣。

3.2網絡資源學習和數據庫資源利用。

為了學生更好地消化和吸收課堂內容，我們的課程教學團隊擬建立相應的教學網站，學生通過教學網站獲取學習資料，包括課程課件，教學教案，習題答案和實驗指導等，還可能通過網絡工具和教師進行在線交流和討論。通過這種網上學習和交流，可以進一步鞏固學習，加大學習空間。同時，作為研究生，必須會使用數據庫資源進行科研學習。對此，我們通過課程論文寫作環節的訓練，使得學生掌握了利用網絡電子資源，如中國知網、萬方數據庫、Springer、Elsevier、IEEE/IEE和ISI等數據庫進行檢索文獻的方法。雖然加大了本課程學習的難度，但是為攻讀學位期間順利發表核心期刊論文奠定了基礎，受到了學生的一致好評。

3.3教學實驗和教學實踐。

根據課程的安排，我們課程教學團隊的教學實驗主要包括基礎性實驗和設計性實驗。其中，基礎性實驗主要是通過Matlab/Simulink等仿真平臺的應用，研究線性系統的動力學分析，系統的能控制和能觀測性分析、穩定性分析、極點配置和觀測器設計等。綜合性研究性實驗包括直線倒立擺的控制實驗。對于設計性實驗，讓學生自己提出實驗方案，并選擇合適的控制方法，自己動手設計實驗程序，并進行實驗結果測試驗證，主要包括直線倒立擺的控制，雙容水箱的控制和機械手臂的運動軌跡優化設計等。

在加強學生基本工程實踐能力培養的同時，鼓勵學生走出課堂，到專業實驗室、校企共建實驗實習基地和校外工廠的自動化生產線參觀學習，了解所從事專業的特點，明確科學研究生產實踐與所學課程的關系，開闊視野，提高學習興趣，并增強學習意識。

4.結語

本文針對線性控制理論課程的特點，并結合我們的教學團隊，提出了本課程在理論教學和實踐教學中的一些改革舉措，并通過本校的實際情況進行了分析說明。從目前的情況而言，不少學生反映效果很好。課程教改是一個需要不斷完善的過程，永無止境。我們需要在教學過程中，不斷地加快教學改革，改進教學方法，提高教學質量，為國家培養更多的優秀的研究生人才。

參考文獻：

[1]劉曉云，徐紅兵.線性系統理論課程創造性教學初探[J].高等教育研究，1999，15（4）：73-75.

[2]祝曉才，張明，辛華.“線性系統理論”實踐教學的改革[J].實驗室研究與探索，2011，30（8）：130-134.

[3]齊曉慧，王敬.線性系統理論教學與研究生科學方法論培養[J].科教文匯，2009，2：44.

[4]毛曉波，梁靜，黃俊杰.“研究生智能儀器與儀表”課程教改探索[J].電氣電子教學學報，2012，34（3）：50-51.

篇9

論文摘 要： 概括說明機械電子控制產業發展的情況，重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器（plc）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著plc技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，plc可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，plc技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。

plc在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由plc驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過plc的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使plc的應用更加廣泛。

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用plc技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。

與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻：

[1]張東寶，工程機械與控制技術[m].筑路機械與施工機械化，2007.

[2]馬增強等，數據采集系統的研究，微計算機信息，1998.

[3]王立新，淺談數控技術的發展趨勢[j].赤峰學院學報，2007.

[4]楊明等，機電一體化的研究現狀及發展趨勢，農機化研究，2006.

篇10

機械工程專業主要課程

主要課程：主干學科：力學、機械工程主要課程：工程力學、機械設計基礎、工程熱力學、現代控制理論、材料加工工藝與設備、測試技術、計算機系列課程、經營與管理、電工與電子技術基礎理論課程。

主要實踐性教學環節：包括軍訓、金工、電工、電子實習、認識實習、生產實習、社會實踐、課程設計、畢業設計(論文)等，一般應安排40周以上。

主干學科：力學、機械工程。

機械工程專業就業方向

國家有關部門、科研院所、高等院校、企業、高新技術公司應用CAD及分析軟件從事各種機電產品及機電自動控制系統及設備的研究、設計、制造，如：進行工業機器人、微機電系統、智能裝置等高新技術產品與系統的設計、制造、開發、試驗與研究工作。

從事行業：

畢業后主要在機械、儀器儀表、新能源等行業工作，大致如下：

1、機械/設備/重工;

2、儀器儀表/工業自動化;

3、新能源;

4、電子技術/半導體/集成電路;

5、汽車及零配件;

6、其他行業;

7、計算機軟件;

8、原材料和加工。

從事崗位：

畢業后主要從事機械工程師、高級機械工程師、結構工程師等工作，大致如下：

1、機械工程師;

2、高級機械工程師;

3、結構工程師;

4、自動化機械工程師;

5、電氣工程師;

6、機械設計工程師;

7、助理機械工程師;

8、模具工程師。

機械工程專業培養目標